Esercizi svolti Chimica fisica applicata - proprietà delle miscele liquide

ESERCIZI SVOLTI PROPRIETÀ DELLE MISCELE LIQUIDE

Se due liquidi sono totalmente immiscibili, la miscela bolle quando la somma delle due tensioni di

vapore saturo uguaglia la pressione esterna: P = P + P Nel vapore, il rapporto fra le frazioni

1 2.

molari dei due componenti uguaglia il rapporto fra le tensioni di vapore saturo, y /y = P /P

1 2 1 2.

È data una miscela naftaline/acqua , che bolle a 98 C e 100kPa. Sapendo che la tensione di

vapore saturo dell acqua a 98 C vale 93 kPa, si calcoli la percentuale in massa del naftalene nel

distillato, ammesso che non vi siano interazioni acqua/naftalene . La massa molecolare del

naftalene è 128 g/mol è quella dell acqua é 18 g/mol.

Il punto di ebollizione di una soluzione che contiene 181,2 mg di naftalene (C H ) in 12,00 g di

10 8

cloroformio è di 0,48 C maggiore del punto di ebollizione del cloroformio puro (61,2 C). Trovare

l innalzamento ebullioscopico molale di questa soluzione è il calore di evaporazione in J/g del

cloroformio.

A 54 C la tensione di vapore del toluene puro é 11,6 kPa e quella del benzene è 34,8 kPa. Il benzene

forma soluzioni ideali con il toluene. Si prepara una soluzione equimolare dei due liquidi, e la si

evapora totalmente. Calcolare la composizione del primo vapore che si forma, è quella dell ultima

goccia di liquido che rimane.

Le tensioni di vapore del cloroformio e del tetracloruro di carbonio a 25 C sono rispettivamente

200,4 e 116,2 mmHg. Assumendo comportamento di miscele ideali, si calcoli la tensione di vapore

totale e la massa percentuale di cloroformio nel vapore in equilibrio con una miscela liquida

equimolare dei due componenti. La massa molecolare del CHCl é 119,4 g/mol è quella del CCl é

3 4

153,8 g/mol.

A temperatura ambiente e al livello del mare, le frazioni molari di N e O presenti nell aria sono

2 2

approssimativamente 0,782 e 0,209. Quali concentrazioni molali si ritroverebbero in un recipiente

contenente acqua distillata lasciata esposta all atmosfera a 25 C? Le costanti di Henry sono 6,51•

10^7 mmHg per N e 3,30•10^7 mmHg.

2

La legge di Henry descrive il comportamento dei gas disciolti in un liquido e a erma che la solubilità di un gas in

un liquido è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale sopra il liquido. In altre parole, maggiore è la

pressione del gas sulla super cie del liquido, maggiore sarà la quantità di gas che si discioglie nel liquido. Questa

relazione è particolarmente valida per soluzioni diluite e per gas che non reagiscono chimicamente con il

solvente.

• c è la concentrazione molare del gas disciolto nel liquido (mol/L),

• P è la pressione parziale del gas sopra il liquido (in unità di pressione, come mmHg o atm),

• k è la costante di Henry per quel gas speci co in quel solvente a una certa temperatura (espressa in unità di

H

pressione per concentrazione, come mmHg·L/mol o atm·L/mol).

Le tensioni di vapore del benzene e del toluene sono rispettivamente 404 e 142 mmHg a 63,0 C.

Calcolare la tensione di vapore di una soluzione costituita da 23,0 g di toluene e 91,0 g di benzene,

e la frazione molare dei due componenti in fase vapore.

Si chiama coe ciente di Bunsen il volume di gas (che si indica con alfa), in condizioni normali,

disciolto da un certo volume di liquido. Nel caso dell azoto disciolto in acqua , alfa = 0,0143.

Determinare la costante di Henry per l azoto a 298K e 760 mmHg, sapendo che la densità dell acqua

liquida a tale temperatura vale p = 0,997 g/cm^3.

Il coe ciente di Bunsen indicato con simbolo alfa é una misura della solubilità di un gas in un liquido.

Rappresenta il volume di gas che si dissolve in un unità di volume di liquido alla pressione di 1 atmosfera in

condizioni standard. Solitamente si esprime in cm3 o L.

La legge di Henry stabilisce che, a temperatura costante, la quantità di un gas disciolto in un liquido è

direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sopra il liquido. Utilizzando la frazione molare per

esprimere la concentrazione del gas disciolto, la legge di Henry si scrive come:

X è la frazione molare del gas disciolto nel liquido

gas

P è la pressione parziale del gas sopra il liquido,

(gas)

K è la costante di Henry, speci ca per ogni coppia gas-liquido e dipendente dalla temperatura.

H A 90 C il toluene presenta una tensione di vapore di 400 mmHg e l o-xilene di 150 mmHg. Quale

composizione avrà una miscela liquida che bolle a 90 C sotto una pressione di 0,5 atm? Quale

composizione avrà il vapore prodotto?

A 20 C la tensione di vapore del benzene vale 74,7 mmHg e quella del toluene vale 22,3 mmHg.

Calcolare la pressione parziale del benzene, quella del toluene e la pressione totale su una miscela

liquida al 50% in massa di benzene e toluene a 20 C. Le masse molecolari di benzene e toluene sono

rispettivamente 78 e 92 g/mol.